Ghid complet pentru proiectarea și configurarea sistemelor de stocare fotovoltaică rezidențială

Un sistem fotovoltaic (PV) rezidențial de stocare a energiei constă în principal din module PV, baterii de stocare a energiei, invertoare de stocare, dispozitive de contorizare și sisteme de gestionare a monitorizării. Scopul său este de a atinge autosuficiența energetică, de a reduce costurile energiei, de a reduce emisiile de carbon și de a îmbunătăți fiabilitatea energiei. Configurarea unui sistem fotovoltaic rezidențial de stocare este un proces cuprinzător care necesită o analiză atentă a diverșilor factori pentru a asigura o funcționare eficientă și stabilă.

I. Prezentare generală a sistemelor de stocare fotovoltaică rezidențială

Înainte de a iniția configurarea sistemului, este esențial să măsurați rezistența de izolație CC dintre terminalul de intrare al panoului fotovoltaic și masă. Dacă rezistența este mai mică de U…/30 mA (U… reprezintă tensiunea maximă de ieșire a panoului fotovoltaic), trebuie luate măsuri suplimentare de împământare sau izolație.

Funcțiile principale ale sistemelor fotovoltaice de stocare rezidențiale includ:

• AutoconsumUtilizarea energiei solare pentru a satisface nevoile energetice ale gospodăriilor.
• Raderea vârfurilor și umplerea văilorEchilibrarea consumului de energie în diferite momente pentru a economisi costurile energiei.
• Alimentare de rezervăFurnizarea de energie fiabilă în timpul întreruperilor de curent.
• Alimentare de urgențăSprijinirea sarcinilor critice în timpul defecțiunilor rețelei.

Procesul de configurare include analiza nevoilor energetice ale utilizatorilor, proiectarea sistemelor fotovoltaice și de stocare, selectarea componentelor, pregătirea planurilor de instalare și conturarea măsurilor de operare și întreținere.

II. Analiza și planificarea cererii

Analiza cererii de energie

O analiză detaliată a cererii de energie este esențială, inclusiv:

• Profilarea încărcăriiIdentificarea cerințelor de putere ale diferitelor aparate.
• Consumul zilnicDeterminarea consumului mediu de energie electrică pe parcursul zilei și al nopții.
• Prețurile energiei electriceÎnțelegerea structurilor tarifare pentru a optimiza sistemul în vederea economiilor de costuri.

Studiu de caz

• Profil utilizator:
  • Putere totală conectată: 8,2 kW
  • Sarcină critică: 3,6 kW
  • Consum de energie pe timpul zilei: 10 kWh
  • Consum de energie pe timp de noapte: 20 kWh
• Planul de sistem:
  • Instalați un sistem hibrid fotovoltaic-stocare, cu generare fotovoltaică pe timp de zi care să satisfacă cerințele de sarcină și stocarea excesului de energie în baterii pentru utilizare pe timp de noapte. Rețeaua acționează ca o sursă suplimentară de energie atunci când fotovoltaica și stocarea sunt insuficiente.

• III. Configurarea sistemului și selectarea componentelor

  1. Proiectarea sistemului fotovoltaic

  • Dimensiunea sistemuluiAvând în vedere sarcina de 8,2 kW a utilizatorului și consumul zilnic de 30 kWh, se recomandă un panou fotovoltaic de 12 kW. Acest panou poate genera aproximativ 36 kWh pe zi pentru a satisface cererea.
  • Module fotovoltaiceSe utilizează 21 de module monocristale de 580 Wp, atingând o putere instalată de 12,18 kWp. Se asigură o amplasare optimă pentru expunere maximă la lumina soarelui.

  Putere maximă Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  Tensiune optimă de funcționare Vmp [V]	43,73	43,88	44,02	44,17	44,31	44,45
  Curent optim de funcționare Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13.43	13,50
  Tensiune în circuit deschis Voc [V]	52,30	52,50	52,70	52,90	53.10	53,30
  Curent de scurtcircuit Isc [A]	13,89	13,95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Eficiența modulului [%]	22.3	22,5	22,7	22,8	23,0	23.2
  Toleranță la puterea de ieșire	0~+3%
  Coeficientul de temperatură al puterii maxime [Pmax]	-0,29%/℃
  Coeficientul de temperatură al tensiunii în circuit deschis [Voc]	-0,25%/℃
  Coeficientul de temperatură al curentului de scurtcircuit [Isc]	0,045%/℃
  Condiții standard de testare (STC): Intensitatea luminii 1000W/m², temperatura bateriei 25℃, calitatea aerului 1.5

  2. Sistem de stocare a energiei

  • Capacitatea baterieiConfigurați un sistem de baterii litiu-fier fosfat (LiFePO4) de 25,6 kWh. Această capacitate asigură o rezervă suficientă pentru sarcini critice (3,6 kW) timp de aproximativ 7 ore în timpul întreruperilor de curent.
  • Module de bateriiFolosiți modele modulare, suprapunibile, cu carcase cu grad de protecție IP65 pentru instalații interioare/exterioare. Fiecare modul are o capacitate de 2,56 kWh, iar 10 module formează sistemul complet.

  3. Selectarea invertorului

  • Invertor hibridUtilizați un invertor hibrid de 10 kW cu capacități integrate de gestionare a energiei fotovoltaice și a stocării. Caracteristicile cheie includ:
    • Putere fotovoltaică maximă de intrare: 15 kW
    • Putere: 10 kW atât pentru funcționare conectată la rețea, cât și pentru funcționare independentă de rețea
    • Protecție: Clasă IP65 cu timp de comutare rețea-deconectat <10 ms

  4. Selecția cablului fotovoltaic

  Cablurile fotovoltaice conectează modulele solare la invertor sau la cutia combinatoare. Acestea trebuie să reziste la temperaturi ridicate, expunere la UV și condiții exterioare.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Cu un singur miez, cu o tensiune nominală de 1,5 kV CC, cu rezistență excelentă la radiații UV și intemperii.
  • TÜV PV1-F:
    • Flexibil, ignifug, cu o gamă largă de temperaturi (-40°C până la +90°C).
  • Cablu fotovoltaic UL 4703:
    • Cu izolație dublă, ideal pentru sisteme montate pe acoperiș și la sol.
  • Cablu solar plutitor AD8:
    • Submersibil și impermeabil, potrivit pentru medii umede sau acvatice.
  • Cablu solar cu miez de aluminiu:
    • Ușor și rentabil, utilizat în instalații de mari dimensiuni.

  5. Selecția cablului de stocare a energiei

  Cablurile de stocare conectează bateriile la invertoare. Acestea trebuie să suporte curenți mari, să ofere stabilitate termică și să mențină integritatea electrică.

  • Cabluri UL10269 și UL11627:
    • Izolație cu pereți subțiri, ignifugă și compactă.
  • Cabluri izolate cu XLPE:
    • Rezistență termică și de înaltă tensiune (până la 1500V DC).
  • Cabluri de curent continuu de înaltă tensiune:
    • Conceput pentru interconectarea modulelor de baterii și a magistralelor de înaltă tensiune.

  Specificații recomandate pentru cablu

  Tip de cablu	Model recomandat	Aplicație
  Cablu fotovoltaic	EN 50618 H1Z2Z2-K	Conectarea modulelor fotovoltaice la invertor.
  Cablu fotovoltaic	Cablu fotovoltaic UL 4703	Instalații pe acoperiș care necesită o izolație ridicată.
  Cablu de stocare a energiei	UL 10269, UL 11627	Conexiuni compacte pentru baterie.
  Cablu de stocare ecranat	Cablu baterie ecranat EMI	Reducerea interferențelor în sistemele sensibile.
  Cablu de înaltă tensiune	Cablu izolat XLPE	Conexiuni de curent înalt în sistemele de baterii.
  Cablu fotovoltaic plutitor	Cablu solar plutitor AD8	Medii predispuse la apă sau umede.

IV. Integrarea sistemului

Integrați modulele fotovoltaice, stocarea energiei și invertoarele într-un sistem complet:

1. Sistem fotovoltaicProiectarea amplasamentului modulelor și asigurarea siguranței structurale cu sisteme de montare adecvate.
2. Stocarea energieiInstalați baterii modulare cu integrare BMS (Sistem de gestionare a bateriilor) adecvată pentru monitorizare în timp real.
3. Invertor hibridConectați panourile fotovoltaice și bateriile la invertor pentru o gestionare perfectă a energiei.

V. Instalare și întreținere

Instalare:

• Evaluarea amplasamentuluiInspectați acoperișurile sau zonele de la sol pentru compatibilitate structurală și expunerea la lumina soarelui.
• Instalarea echipamentelorMontați în siguranță modulele fotovoltaice, bateriile și invertoarele.
• Testarea sistemuluiVerificați conexiunile electrice și efectuați teste funcționale.

Întreţinere:

• Inspecții de rutinăVerificați cablurile, modulele și invertoarele pentru uzură sau deteriorare.
• CurățenieCurățați regulat modulele fotovoltaice pentru a menține eficiența.
• Monitorizare la distanțăFolosiți instrumente software pentru a urmări performanța sistemului și a optimiza setările.

VI. Concluzie

Un sistem fotovoltaic rezidențial de stocare a energiei bine proiectat oferă economii de energie, beneficii pentru mediu și fiabilitate energetică. Selecția atentă a componentelor, cum ar fi modulele fotovoltaice, bateriile de stocare a energiei, invertoarele și cablurile, asigură eficiența și longevitatea sistemului. Prin urmarea unei planificări adecvate,

protocoalele de instalare și întreținere, proprietarii de case își pot maximiza beneficiile investiției.